基于接觸探針的自動柔性檢查系統(tǒng)的制造方法
專利名稱：一種基于接觸式探針的自動柔性檢測系統(tǒng)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及檢驗(yàn)工具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于接觸探針的自動柔性檢驗(yàn)系統(tǒng)，用于快速定量檢測機(jī)械產(chǎn)品的尺寸誤差。
（二)
背景技術(shù)：
檢查工具是機(jī)械制造領(lǐng)域中最常用的尺寸誤差檢查工件之一。當(dāng)前，市場上使用的檢查
這些工具基本上是手動外觀檢查型機(jī)械檢查工具。在檢查工具的開發(fā)過程中，人們需要根據(jù)工件的形狀專門設(shè)計(jì)和加工與工件相匹配的輪廓，特征點(diǎn)，定位孔等。整個過程等同于制造與工件形狀一致的剛性模型。通常，被測工件與檢查工具的檢查表面之間存在固定的間隙。
例如3毫米。在使用中，操作員使用塞尺測量間隙的大小，并目視檢查塞尺，以確定工件與標(biāo)尺表面之間的尺寸誤差（理論值或標(biāo)稱值）。這種檢測方法確定了傳統(tǒng)專用檢驗(yàn)工具與產(chǎn)品之間的一一對應(yīng)關(guān)系，即一種產(chǎn)品的檢驗(yàn)工具只能用于另一種產(chǎn)品的誤差測量，測量速度也非常大。受手動操作限制。另外，傳統(tǒng)的檢查工具只能對產(chǎn)品誤差進(jìn)行定性或低精度定量檢測，而不能提供高精度的定量誤差數(shù)據(jù)。為了確保產(chǎn)品輪廓尺寸的誤差測量精度，檢查工具輪廓的加工精度較高，設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，導(dǎo)致檢查成本增加。通常，檢查工具的成本占同一產(chǎn)品模具成本的百分比。五十多。在發(fā)明人出版的“機(jī)械產(chǎn)品尺寸誤差的靈活檢查方法”中（發(fā)明專利
200410018100.3)描述了一種基于柔性可調(diào)工具，非接觸式探針和三維設(shè)計(jì)模型的柔性檢查方法。但是，由于非接觸式探頭通常價格昂貴，因此不利于中小型企業(yè)的普及。在實(shí)施靈活的檢查工具時，需要一種低成本，更方便的自動檢查工具實(shí)施方案。
（三)發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了“基于接觸探針的自動柔性檢查系統(tǒng)”?；诎l(fā)明人公開的柔性檢查方法的原理，使用了具有通信端口的低成本接觸探針。選擇高強(qiáng)度工業(yè)型材，螺紋孔陣列，多關(guān)節(jié)鉸鏈，帶鎖定機(jī)構(gòu)的液壓伸縮桿或它們的混合結(jié)構(gòu)中的任何一種作為可調(diào)工具，并實(shí)現(xiàn)一對多，即一組靈活的檢查工具通過控制器。它可以完成不同工件的自動，快速和定量檢測，大大減少了使用傳統(tǒng)的手動目視檢查工具的使用，提高了檢測效率，并對產(chǎn)品進(jìn)行100％檢測或在線測量以減少或消除浪費(fèi)。為了達(dá)到這個目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
本發(fā)明的基于接觸式探針的自動柔性檢查系統(tǒng)包括可調(diào)工具，探針座，具有通信端口的接觸式探針，控制器，軟件和主控制計(jì)算機(jī)。其特點(diǎn)是該系統(tǒng)使用可調(diào)節(jié)的柔性工具固定工件，并使用帶有通訊端口的接觸式探針來測量相對誤差。探頭安裝在可以自由調(diào)節(jié)探頭安裝角度的探頭底座上。通過控制器，一個或多個探頭連接到主控計(jì)算機(jī)。主控計(jì)算機(jī)和軟件控制測量數(shù)據(jù)的收集和處理，以實(shí)現(xiàn)工件誤差的自動檢測。
可調(diào)工具可以是工業(yè)型材，螺紋孔陣列，多關(guān)節(jié)鉸鏈和帶有鎖定機(jī)構(gòu)的液壓伸縮桿中的任何一種或混合結(jié)構(gòu)。通過調(diào)整工具的結(jié)構(gòu)，可以輕松地使用柔性量規(guī)來測量不同的工件。特別是對于同一產(chǎn)品的不同型號，使用靈活的工具可以大大節(jié)省檢查工具的處理時間和檢查工具的材料使用，并減少資源浪費(fèi)。
探頭底座是帶有球形接頭的特殊設(shè)計(jì)的多關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。將兩種單獨(dú)的硬質(zhì)材料（例如工業(yè)鋁合金）加工成球形腔。用鎖緊螺釘夾住兩種材料以鎖定球頭，以固定球頭的姿勢；擰松螺絲時，球頭可以自由旋轉(zhuǎn)姿勢。球頭桿的另一端帶有螺紋，并且球頭桿的螺紋端通過探頭固定塊的鎖定槽口旋入螺紋孔，并擰緊鎖定槽口以固定探頭固定塊。探針固定塊的另一端是帶有鎖定切口的通孔。該通孔與探頭安裝桿匹配。擰緊鎖定槽口螺釘以固定探頭。球形頭桿和探頭安裝塊之間的帶有鎖定槽口的螺紋連接也可用于微調(diào)探頭的上下位置。探頭底座解決方案具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，易于加工，易于調(diào)節(jié)，牢固可靠等特點(diǎn)，非常適合接觸式探頭的固定和安裝調(diào)整。
接觸探針是成熟的電容或電感位移傳感器，也可以是“阻尼脈沖型有源測量線性位移傳感器”（發(fā)明人已申請專利）。使用這種類型的接觸式傳感器不僅成本要比非接觸式傳感器低得多，而且技術(shù)成熟可靠。在本發(fā)明公開的解決方案中，所使用的接觸探針具有可以在工業(yè)環(huán)境中可靠地工作的通信端口，并且該通信端口連接到外部控制器或計(jì)算機(jī)以上傳測量數(shù)據(jù)以進(jìn)行進(jìn)一步處理。
控制器的主要功能是與接觸式探針通信。根據(jù)指定方法控制傳感器完成工作模式設(shè)置和測量數(shù)據(jù)采集，并通過控制器同時實(shí)現(xiàn)多個探頭數(shù)據(jù)的管理，包括探頭工作模式設(shè)置，測量數(shù)據(jù)采集，預(yù)處理，顯示或顯示上傳到主機(jī)控制計(jì)算機(jī)等。除了控制和管理一個或多個探針外，控制器還包括監(jiān)視和處理外部觸發(fā)信號（例如“測量開始”等）。
本實(shí)用新型可以將控制器的所有功能集成到主控計(jì)算機(jī)中，并且主控計(jì)算機(jī)和軟件可以完成采集，處理，顯示等工作；或?qū)⒅骺刂朴?jì)算機(jī)的主要功能和軟件集成到控制器中，可以通過
進(jìn)行控制
然后，嵌入式軟件完成收集，處理并通過內(nèi)置的液晶顯示組件顯示數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)可以對收集到的誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲得統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，例如最大，最小，平均，均方誤差，超限樣品的數(shù)量和比例，并通過統(tǒng)計(jì)方法提供制造過程控制所需的信息。該系統(tǒng)還可以通過Web瀏覽器進(jìn)行管理，操作自動檢具，查詢和處理。該軟件和主控計(jì)算機(jī)為用戶提供系統(tǒng)人機(jī)交互功能，以完成系統(tǒng)設(shè)置，實(shí)時檢測，數(shù)據(jù)庫查詢和顯示以及統(tǒng)計(jì)結(jié)果查詢等。在本發(fā)明中，接口軟件采用系統(tǒng)軟件接口基于Web瀏覽器，并且數(shù)據(jù)庫位于測量控制計(jì)算機(jī)中。控制計(jì)算機(jī)也是測量數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)視或查詢測試結(jié)果。
此外，控制器或主控計(jì)算機(jī)可以接收觸發(fā)信號以手動或自動開始測量周期，并且可以提供執(zhí)行器的電信號輸出，例如警報。有兩種不同的校準(zhǔn)本發(fā)明中公開的接觸式柔性檢查工具的方法（1)使用三坐標(biāo)測量系統(tǒng)來校準(zhǔn)測量點(diǎn)的位置，工件支撐固定點(diǎn)和初始值）。 （2)將合格的標(biāo)準(zhǔn)樣品固定在可調(diào)工具的指定位置后，系統(tǒng)會自動設(shè)置每個探針的初始值，以完成系統(tǒng)的自動校準(zhǔn)。測量時，系統(tǒng)讀數(shù)是工件測量點(diǎn)的實(shí)際值與探頭的初始值之差，即該點(diǎn)上實(shí)際測量的工件與理論值的偏差是誤差。系統(tǒng)具有（2)中所述的自動校準(zhǔn)功能，通過收集一定數(shù)量的工件樣本，系統(tǒng)軟件統(tǒng)計(jì)計(jì)算可以理論上探頭的初始值會自動調(diào)整，以完成系統(tǒng)的自我調(diào)整（或自我學(xué)習(xí)）。這樣，系統(tǒng)可以在工具變形時通過這種自我調(diào)整完成自我調(diào)整，從而降低了系統(tǒng)維護(hù)成本。
本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)包括“因?yàn)楸景l(fā)明使用帶有通信端口的接觸式位移傳感器（例如數(shù)字電容式位移傳感器或類似的傳感器）作為探針，所以它具有技術(shù)成熟，易于操作的優(yōu)點(diǎn)。安裝，維護(hù)方便。與傳統(tǒng)的手動目檢機(jī)械檢查工具相比，不僅可以實(shí)現(xiàn)自動，快速，定量的測量，而且可以在生產(chǎn)過程中對100％的產(chǎn)品進(jìn)行在線測量，以減少或消除浪費(fèi)；它也可以實(shí)現(xiàn)一對多的測量（一個可以調(diào)節(jié)的柔性量規(guī)來測量不同的工件），從而大大減少了量規(guī)的材料和存儲空間，節(jié)省了開發(fā)和制造成本，并縮短了交貨周期。由于其成本低廉，效益明顯，節(jié)能減排效果顯著，因此可以廣泛推廣。
圖1是第一實(shí)施例的整體示意圖
圖2是探針座的示意圖
圖3是第二實(shí)施例的示意圖
圖4是第三實(shí)施例的示意圖
圖5是圖2的圖形編號標(biāo)識的側(cè)面剖視圖
1個被測工件
3個探針庫
5個帶通訊端口的接觸探頭
7臺主計(jì)算機(jī)
31個球頭夾緊塊（上下）
33個俱樂部
35個探頭固定塊
37個桿頭（截面）
39個帶鎖孔的螺紋孔（部分）
2可調(diào)工具
4個控制器
6控制器到主控計(jì)算機(jī)的電纜
32個球頭鎖緊螺栓
34個探頭固定塊鎖定螺栓
36個帶鎖定切口的通孔（用于固定探頭）
38個帶通訊端口（配置文件）的接觸探頭
具體的實(shí)現(xiàn)方法
本發(fā)明公開的柔性檢查工具解決方案主要由可調(diào)工具，探頭座，帶通訊口的接觸探頭，控制器，軟件和主控計(jì)算機(jī)組成。控制器和主控計(jì)算機(jī)可以根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜性進(jìn)行組合或分離。
實(shí)施例1典型的多探針系統(tǒng)（帶有圖1)
典型的基于接觸式探針的自動柔性檢查系統(tǒng)通常包括帶有通信端口的多個接觸式探針。
探頭的結(jié)構(gòu)圖如圖2和圖5所示。將要測試的工件1固定在可調(diào)工具2上，將帶有通訊端口的接觸式探頭5安裝在可自由移動的測量頭上。調(diào)整探頭的姿勢。在頭座3上，探頭座通過螺紋連接固定在可調(diào)工具上，并且探頭通訊端口通過專用通訊電纜連接到控制器4的輸入端口?？刂破鞲鶕?jù)程序管理每個探頭和外部觸發(fā)信號。測量數(shù)據(jù)的收集完成，并且測量數(shù)據(jù)通過控制器輸出端口通過連接電纜6上傳到主控制計(jì)算機(jī)7，并存儲在指定的數(shù)據(jù)庫中。主控計(jì)算機(jī)根據(jù)用戶程序“等待”完成數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，處理，顯示，查詢和報警。主機(jī)同時管理控制器，并通過控制器管理探頭和外部觸發(fā)信號。
實(shí)施例2無控制器系統(tǒng)
當(dāng)系統(tǒng)只有一個或幾個探針時，可以將控制器功能集成到主機(jī)中以形成無控制器系統(tǒng)。如圖3所示，單探針系統(tǒng)通常相對簡單，包括連接電纜6和主機(jī)7的探針基座3、探針5、。
實(shí)施例3：沒有主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在實(shí)施例2中，主控計(jì)算機(jī)的主要功能也可以集成到稍微擴(kuò)展的控制器中。例如，當(dāng)鍵輸入模塊和顯示模塊集成到控制器中時，系統(tǒng)將成為非主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。除了復(fù)雜的計(jì)算和大型數(shù)據(jù)庫管理外，幾乎所有主控制計(jì)算機(jī)功能都可以在控制器中完成。沒有控制器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的典型顯示功能可以由控制器自己的LCD單元完成，如圖4所示，包括
探針支架3、探針5、，用于連接電纜6和帶有顯示屏和按鍵模塊的增強(qiáng)型控制器4。
專利1.基于接觸式探針的自動柔性檢查系統(tǒng)，包括可調(diào)節(jié)的工具，探針基座，具有通信端口的接觸式探針，控制器，軟件和主控制計(jì)算機(jī)。其特點(diǎn)是該系統(tǒng)使用可調(diào)節(jié)的柔性工具固定工件，并使用帶有通訊端口的接觸式探針來測量相對誤差。探頭安裝在可以自由調(diào)節(jié)探頭安裝姿勢的探頭支架上。通過控制器提供了一個或多個探針。與主機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的任何基于接觸式探針的自動柔性檢查系統(tǒng)，其特征在于，所述接觸式探針是基于電容性柵格或電感的線性位移傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的基于接觸式探針的自動柔性檢查系統(tǒng)，其特征在于，所述探針座采用球頭桿結(jié)構(gòu)，并且可以自由調(diào)節(jié)探針的安裝姿勢，并可以微調(diào)測量桿的軸向位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于接觸探針的自動柔性檢查系統(tǒng)，其特征在于，所述可調(diào)工具可以是工業(yè)型材，螺紋孔陣列，多關(guān)節(jié)鉸鏈和鎖定機(jī)構(gòu)中的任何一個或多個混合結(jié)構(gòu)。液壓伸縮桿。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于接觸式探針的自動柔性檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括可調(diào)工具，探針座，接觸式探針，控制器，軟件和主控計(jì)算機(jī)。其特征在于，該系統(tǒng)使用可調(diào)節(jié)的柔性工具來固定工件，并使用帶有通信端口的接觸式探針來測量相對尺寸誤差。探頭安裝在可以自由調(diào)節(jié)探頭姿態(tài)的探頭基座上。通過控制器，一個或多個探頭與主控計(jì)算機(jī)相連，主控計(jì)算機(jī)控制測量數(shù)據(jù)的采集和處理，以實(shí)現(xiàn)工件誤差的自動檢測。該系統(tǒng)軟件具有對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并提供統(tǒng)計(jì)過程控制所需的信息的能力，并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自適應(yīng)校準(zhǔn)。本實(shí)用新型具有可調(diào)性好，成本低，精度高，速度快，全自動，定量測量等特點(diǎn)。它是目前機(jī)械檢查工具的手動目檢的有效替代品自動檢具，也是優(yōu)良的在線檢查機(jī)械產(chǎn)品尺寸錯誤程序。
文檔編號G01B7 / 00GK201402120SQ20082018179
出版日期2010年2月10日申請日期2008年12月19日優(yōu)先權(quán)日期2008年12月19日
發(fā)明人涂成勝申請人：涂成勝
